專利名稱：：光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及火災探測系統(tǒng)，特別涉及光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)。
背景技術：
：光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)是基于光纖光柵感溫技術的新型火災探測系統(tǒng)，具有靈敏度高，性能長期穩(wěn)定性好，分布式安裝測量等特點，由于其全光纖無源測量的特性，特別適合在易燃，易爆和強電磁等惡劣環(huán)境下使用。光纖光柵傳感器是用光纖光柵制成的一種新型光纖傳感器，是20世紀90年代發(fā)展起來的全光纖無源器件，利用光纖光柵可制成多種傳感器，如溫度、應變、應力、加速度、壓強等傳感器。不同的光纖光柵傳感器可具有不同的工作波長，因此可以利用波分復用技術，在一根光纖級聯(lián)多個光纖光柵傳感器作分布式測量，增強了布線的靈活性。光纖傳感器具有體積小、重量輕、與光纖兼容、插入損耗低、性能長期穩(wěn)定性好等特點。光纖溫度傳感器是光纖傳感器中發(fā)展最快的一個分支，取代了傳統(tǒng)的溫度傳感器，如電阻應變片。與傳統(tǒng)的電阻應變片相比，光纖傳感器具有體積小，重量輕，不受電磁干擾，抗輻射，分布式測量等顯而易見的優(yōu)勢，所以在溫度測量領域得到了廣泛的應用。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種靈活穩(wěn)定的光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)。本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)，其特征在于，包括光源模塊、波長標準具、光纖耦合器、光探測器、主控模塊、信號輸出模塊、溫度傳感器，所述的光源模塊、波長標準具分別與光纖耦合器連接，所述的波長標準具、信號輸出模塊分別與主控模塊連接，所述的溫度傳感器與光纖耦合器連接，所述的光纖耦合器與光探測器連接，所述的光探測器、光纖耦合器組合模塊與主控模塊連接。所述的光源模塊采用大功率寬帶ASE光源，大大提高了傳感器溫度監(jiān)測的準確性和靈敏度。所述的波長標準具使得傳感器中心波長的檢測更加準確和迅速，提高了波長檢測的精確性。所述的主控模塊采用工控機對數(shù)據(jù)進行處理和顯示，工控機的大容量快速數(shù)據(jù)處理能力縮短了本系統(tǒng)的響應時間，使得傳感器波長解調非常精確和迅速。所述的溫度傳感器陣列采用波分復用技術，一路光纖上可復用多個溫度傳感器，使系統(tǒng)具有分布式數(shù)據(jù)采集的特點，提高系統(tǒng)安裝的靈活性，特別適合多點火災監(jiān)控。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有測量精度高，性能長期穩(wěn)定性好，分布式測量，采樣頻率高的特點。圖1是本發(fā)明光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)的結構示意圖；圖2是本發(fā)明光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)的測溫原理圖；圖3是本發(fā)明光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)的傳感器波長隨溫度的變化示意圖4是本發(fā)明光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)的波長間隔示意圖。具體實施方式光纖傳感器的測溫原理光纖光柵就是一段光纖，其纖芯中具有折射率周期性變化的結構。根據(jù)模耦合理論，^=2"八的波長就被光纖光柵所反射回去(其中入B為光纖光柵的中心波長，A為光柵周期，n為纖芯的有效折射率)。如圖2所示，反射的中心波長信號人B，跟光柵周期A，纖芯的有效折射率n有關，所以當外界的被測量引起光纖光柵溫度、應力改變都會導致反射的中心波長的變化。也就是說光纖光柵反射光中心波長的變化反映了外界被測信號應變的關系為A。義fl其中，"=丄，為光纖的熱膨脹系數(shù)，《=丄，為光纖材料的熱光系數(shù)，《=-丄豐為光纖材料的彈光系數(shù)。在1550nm窗口，中心波長的溫度系數(shù)約為10.3pm/°C，應變系數(shù)為1.209pm/ye。如果將光纖傳感器封裝在溫度增敏材料中，可以提高它的溫度系數(shù)靈敏度，進而得到更大的測量精度。傳感器波長隨溫度的變化傳感器波長指的就是傳感器反射譜中尖峰的中心波長。這些峰值波長隨著應變和溫度的改變而改變。當溫度升高或應變增大時，傳感器的峰值波長變長。如圖3所示，如果一個傳感器從2(TC加熱到60°C，傳感器的峰值波長將增加(每"C變化約10pm)。大多數(shù)波長查詢系統(tǒng)工作在50nm窗范圍內,從1520nm到1570nm。傳感器波長間隔傳感器波長間隔就是兩個傳感器的中心波長的差。傳感器陣列包含了大量傳感光柵，因此必須保證能"尋址"每一個光柵，即根據(jù)獨立變化的中心波長確認每一個光柵。為此，要求每個通道內各個光柵的中心波長Ap入2，…入n及其工作范圍A入i，A入2，…A入n，互不重迭，如圖4所示。所以其中有兩個方面需要考慮傳感光柵之間的緩沖區(qū)(buffer)和每個傳感光柵的探測范圍A人。而探測范圍AX是由測量范圍決定的，測量范圍越大，探測范圍就越大。例如若測量范圍為士3000^is，探測范圍就為6nm。每個傳感器都需要具有足夠的波長漂移的空間以捕捉所期望的應變和溫度的變化范圍。傳感器參數(shù)指標<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>C光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)，采用了世界領先的光譜檢測技術，系統(tǒng)既提供高精度的波長分辨率，又滿足工業(yè)環(huán)境長期運行穩(wěn)定性的要求。系統(tǒng)采用波分復用(WDM)解調技術來解調光纖溫度傳感器陣列，主控單元采用工控機進行數(shù)據(jù)處理，這種高速的大容量數(shù)據(jù)處理設備可以快速處理光譜分析所需的大量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)包括的基本功能模塊如圖l所示，包括溫度傳感器，光源模塊，波長標準具，光纖耦合器，光探測器，主控模塊，信號輸出模塊。溫度傳感器陣列采用波分復用技術，一路光纖上可復用多個溫度傳感器，使系統(tǒng)具有分布式數(shù)據(jù)采集的特點，提高系統(tǒng)安裝的靈活性，特別適合多點火災監(jiān)控。光源模塊采用大功率寬帶ASE光源，大大提高了傳感器溫度監(jiān)測的準確性和靈敏度。波長標準具使得傳感器中心波長的檢測更加準確和迅速，提高了波長檢測的精確性。主控模塊采用當前最先進的工控機對數(shù)據(jù)進行處理和顯示，工控機的大容量快速數(shù)據(jù)處理能力縮短了本系統(tǒng)的響應時間，使得傳感器波長解調非常精確和迅速。主控模塊的軟件根據(jù)傳感器的中心波長變化，計算得到環(huán)境溫度的變化，同時根據(jù)用戶的設定，可以及時發(fā)出高溫報警和差溫報警。光學指標通道數(shù)l可擴展每通道最大傳感器數(shù)量80波長范圍15251565nm絕對精度±5pm動態(tài)范圍>50dB分辨率1pm掃描頻率1Hz或用戶自選典型波長間隔0.5nm光學接頭FC/PC或FC/APC電器特性電源220VAC機械特性尺寸510X440X180mm工作溫度0~40°C光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)，具有測量精度高，性能長期穩(wěn)定性好，分布式測量，采樣頻率高等特點，使其能適應眾多的溫度探測需求，主要應用于以下方面1、住宅小區(qū)火災探測；2、商業(yè)大樓溫度監(jiān)測；3、油庫油罐溫度監(jiān)測；4、防爆場所溫度監(jiān)測；5、土木建筑工程監(jiān)測；6、油井井下溫度分布。權利要求1.光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)，其特征在于，包括光源模塊、波長標準具、光纖耦合器、光探測器、主控模塊、信號輸出模塊、溫度傳感器，所述的光源模塊、波長標準具分別與光纖耦合器連接，所述的波長標準具、信號輸出模塊分別與主控模塊連接，所述的溫度傳感器與光纖耦合器連接，所述的光纖耦合器與光探測器連接，所述的光探測器、光纖耦合器組合模塊與主控模塊連接。2.根據(jù)權利要求l所述的光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)，其特征在于，所述的光源模塊采用大功率寬帶ASE光源，大大提高了傳感器溫度監(jiān)測的準確性和靈敏度。3.根據(jù)權利要求l所述的光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)，其特征在于，所述的波長標準具使得傳感器中心波長的檢測更加準確和迅速，提高了波長檢測的精確性。4.根據(jù)權利要求l所述的光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)，其特征在于，所述的主控模塊采用工控機對數(shù)據(jù)進行處理和顯示，工控機的大容量快速數(shù)據(jù)處理能力縮短了本系統(tǒng)的響應時間，使得傳感器波長解調非常精確和迅速。5.根據(jù)權利要求l所述的光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)，其特征在于，所述的溫度傳感器陣列采用波分復用技術，一路光纖上可復用多個溫度傳感器，使系統(tǒng)具有分布式數(shù)據(jù)采集的特點，提高系統(tǒng)安裝的靈活性，特別適合多點火災監(jiān)控。全文摘要本發(fā)明涉及光纖光柵感溫火災探測系統(tǒng)，包括光源模塊、波長標準具、光纖耦合器、光探測器、主控模塊、信號輸出模塊、溫度傳感器，所述的光源模塊、波長標準具分別與光纖耦合器連接，所述的波長標準具、信號輸出模塊分別與主控模塊連接，所述的溫度傳感器與光纖耦合器連接，所述的光纖耦合器與光探測器連接，所述的光探測器、光纖耦合器組合模塊與主控模塊連接。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有測量精度高，性能長期穩(wěn)定性好，分布式測量，采樣頻率高的特點。文檔編號G01K11/00GK101308598SQ20081003540公開日2008年11月19日申請日期2008年3月31日優(yōu)先權日2008年3月31日發(fā)明者斌孫,奎徐,曹春耕,李振坡,杜新民,勇王,郁治峰申請人:曹春耕